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Lee, J., Cho, K., Shin, S., Yoo, C., & Pak, K. Integrating Generative AI into the Conceptual Design Process: A Case Study of Hydrogen-Powered Water Mobility
  • 작성자 HIDE
  • 조회수 6
2026-02-10 13:59:45

Topic: Integrating Generative AI into the Conceptual Design Process: A Case Study of Hydrogen-Powered Water Mobility

 

This study examines how integrating generative AI into the early stages of conceptual design changes ideation and visualization, and what is required for AI-generated outcomes to evolve into a feasible, coherent final design, using a hydrogen-powered water mobility system (Han River public water transport) as a case study. The authors first investigate the context of Han River water transit—its environment and infrastructure—along with domestic and international 사례 of water buses and ferries, and the constraints of hydrogen propulsion systems, particularly how the volume and placement of storage tanks can shape the vessel’s form. Based on this groundwork, they derive the concept keywords hydrogen–waterborne–mobility and use them as the backbone of the design direction. They then generate roughly 300 images with Midjourney while iteratively refining prompts, observing that outputs can fluctuate widely even under the same keywords and that terms such as “hydrogen” can bias results toward tank-like forms rather than coherent vessel configurations. The study documents how prompt adjustments are used to mitigate such distortions and gradually converge from speculative imagery toward realistic scale, structural logic, and an industrial form language.

For form development, the team selects key form elements from the generated images and builds a 3D model in Rhino 8, setting target specifications at 100 passengers, 27 knots, and 22 m × 9 m × 4 m. They estimate the hydrogen storage requirement at approximately 15.78 m³ and compare layout scenarios through a low-fidelity 1/20 prototype, concluding that a two-tank arrangement at the front (each 1.6 m × 4 m) is appropriate. Major powertrain components such as the fuel cell, battery, and converter are arranged in the lower hull for stability. Through this process, the study illustrates that “form inspiration” obtained from AI imagery must be reconciled with system configuration and spatial planning through engineering validation before it can function as a credible design proposal.

In the CMF phase, the authors use Vizcom to generate and compare about 200 variations of color, material, and finish while preserving the 3D form. They suggest a practical division of labor in which Midjourney excels at broad form exploration, whereas Vizcom is effective for CMF variation with the form held constant. At the same time, they emphasize that abstract keywords such as eco-friendly and sustainability can lead to unintended outcomes—such as wooden hulls or rooftop solar panels—making it necessary for designers to reframe meanings and stabilize the intended visual language through deliberate interpretation and material choices (e.g., brushed metal and chrome accents). The final design is completed through rendering, and the paper explicitly argues that conceptual consistency and quality depend less on directly adopting AI outputs and more on designers’ selection, correction, and interpretation.

Evaluation is conducted through in-depth interviews with five designers and three hydrogen-system engineers, along with an online survey. Interviews confirm that generative AI increases the speed and diversity of ideation, but they also highlight major limitations for industrial practice, including security concerns and difficulties with precise dimensions, tolerances, and manufacturability. In particular, the hydrogen system requires rigorous engineering validation around weight distribution, maintenance accessibility, ventilation, and safety. The survey compares Midjourney outputs, Vizcom results, and the final designer-refined proposal across formal quality, colorfulness, feasibility, and novelty. The final proposal scores relatively higher on feasibility and formal quality, while scoring lower on colorfulness and novelty. In addition, keyword consistency is rated high for terms that translate directly into visible form, such as ferry and mobility, but low for more abstract, system-level notions such as eco-friendly and sustainability, suggesting that translating abstraction into stable visual language remains challenging. Overall, the study concludes that while generative AI is a powerful tool for expanding form exploration and visual diversity in early design, feasibility and conceptual coherence are difficult to secure without designers’ critical judgment, engineering verification, and an iterative refinement loop. It therefore positions generative AI not as a replacement for designers, but as a supportive tool that amplifies designers’ intent and interpretation.

 
 

본 연구는 생성형 AI를 컨셉 디자인 초기 단계에 통합했을 때 아이디어 발산과 시각화가 어떻게 달라지는지, 그리고 그 결과물이 실행 가능한 최종 디자인으로 이어지기 위해 무엇이 필요한지를 수소 기반 수상 모빌리티(한강 수상 대중교통) 사례를 통해 검증한 연구입니다. 연구진은 먼저 한강 수상교통의 환경과 인프라, 국내외 수상버스·페리 사례, 그리고 수소 연료 시스템의 제약(특히 저장 탱크가 차지하는 부피와 배치가 선박 형상에 미치는 영향)을 조사하여 hydrogen–waterborne–mobility라는 컨셉 키워드를 도출하고 이를 디자인 방향의 축으로 설정했습니다. 이후 Midjourney를 활용해 약 300장의 이미지를 생성하면서 프롬프트를 반복적으로 정제했는데, 이 과정에서 동일 키워드라도 결과가 크게 흔들리고 ‘hydrogen’ 같은 단어가 선박 전체 형상보다 수소 탱크를 연상시키는 방향으로 이미지를 왜곡시키는 문제가 나타날 수 있음을 확인했습니다. 연구는 이러한 편향을 줄이기 위해 프롬프트를 조정하며 공상적 이미지에서 벗어나 현실적인 스케일과 구조 논리, 산업적 표면감으로 수렴시키는 과정을 제시합니다.

형상 개발 단계에서는 생성된 이미지에서 핵심 형태 요소를 선별해 Rhino 8로 3D 모델을 제작했으며, 목표 스펙은 100명 수용, 27 knots, 22m×9m×4m로 설정했습니다. 또한 수소 저장 탱크 용량을 약 15.78m³로 추정하고, 1/20 저충실도 프로토타입을 통해 배치 시나리오를 비교한 뒤 전면에 2기를 배치하는 방식(각 1.6m×4m)이 적절하다는 결론에 도달했습니다. 연료전지, 배터리, 컨버터 등 주요 전장 구성은 안정성을 고려해 하부 선체에 배치하는 레이아웃을 구성함으로써, 컨셉 단계에서 AI 생성 이미지가 제공하는 ‘형태 영감’이 실제 시스템 구성과 공간 계획의 검증을 거쳐야 비로소 설계안으로 정합화될 수 있음을 보여줍니다.

CMF 단계에서는 Vizcom을 활용해 3D 형상을 유지한 채 색·재질·표면 마감 조합을 약 200안 생성·비교했고, Midjourney가 형상 발산에 강점이 있다면 Vizcom은 형상 고정 상태에서의 CMF 변주에 유리하다는 역할 분담을 제안합니다. 동시에 eco-friendly, sustainability 같은 추상 키워드가 목재 선체나 태양광 패널처럼 의도치 않은 결과로 연결될 수 있어, 디자이너가 의미와 시각 언어를 재정렬하고 적절한 재질 감(예: 브러시드 메탈, 크롬 포인트 등)으로 해석을 고정해 나가야 함을 강조합니다. 최종안은 렌더링을 통해 완성되며, AI 결과물을 그대로 채택하기보다 디자이너의 선택과 보정, 해석이 컨셉의 정합성과 완성도를 좌우한다는 점을 분명히 합니다.

평가는 디자이너 5명과 수소 시스템 엔지니어 3명의 심층 인터뷰 및 온라인 설문으로 수행되었습니다. 인터뷰에서는 생성형 AI가 아이데이션의 속도와 다양성을 높인다는 장점이 확인되는 반면, 산업 현장에서는 보안 이슈와 함께 정밀 치수·공차·양산 적용의 한계가 크고, 특히 수소 시스템은 무게 배분, 정비 접근성, 환기·안전 등 공학적 검증이 필수라는 의견이 도출되었습니다. 설문에서는 Midjourney, Vizcom, 최종안(디자이너 보정)을 형태 완성도, 색채 조화, 구현 가능성, 참신성 기준으로 비교했는데, 최종안은 구현 가능성과 형태 완성도가 상대적으로 높게 평가된 반면 색채성과 참신성은 낮게 나타났습니다. 또한 키워드 정합성 평가에서 ferry, mobility처럼 형태로 직접 환원되는 키워드는 높은 점수를 받은 반면, eco-friendly, sustainability처럼 추상적·시스템적 성격의 키워드는 낮게 평가되어, 추상 개념을 시각 언어로 안정적으로 번역하는 일이 여전히 어려운 과제임을 시사합니다. 종합하면 본 연구는 생성형 AI가 초기 디자인에서 형태 탐색과 시각적 다양성을 크게 확장하는 유용한 도구이지만, 실현 가능성과 컨셉 응집력은 디자이너의 비판적 판단과 공학적 검증, 그리고 반복적인 수정 루프 없이는 확보되기 어렵다고 결론 내리며, AI를 디자이너를 대체하는 존재가 아니라 의도와 해석을 증폭시키는 보조 도구로 위치 지어야 한다고 제안합니다.

 


This work was supported by the Industrial Technology Innovation Program(20023835, 미래 라이프스타일을 고려한 X care 컨셉 기반 지능형 모빌리티(제품 및 서비스) 플랫폼 로봇 디자인 개발) funded By the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE, Korea)

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